8.2 Fasediagrammen voor vast-vloeibaar evenwicht
Zoals gepresenteerd in hoofdstuk 2, is een fasediagram een interessant hulpmiddel om het evenwicht tussen verschillende fasen weer te geven. Het is een soort kaart die, in het geval van SLE, informatie kan verschaffen over de vaste fase en de temperaturen die verband houden met de transformaties van elke vaste fase, en aanwijzingen kan geven over de beste manier om verbindingen uit een mengsel te scheiden. Een algemene classificatie van fasediagrammen kan worden gegeven voor SLE volgens het aantal componenten in het mengsel, hun eigenschappen en mengbaarheid . In een binair systeem, bijvoorbeeld, is het mogelijk drie verschillende soorten fasediagrammen te vinden, rekening houdend met de mengbaarheid van de componenten in vaste toestand: (1) een waarin de componenten in de vaste fase niet mengbaar zijn, zoals aangegeven in Fig. 8.1A; (2) een andere waarin de componenten in de vaste fase volledig mengbaar zijn, zoals in Fig. 8.1B, en (3) een andere waarin de componenten in de vaste fase gedeeltelijk mengbaar zijn, zoals in Fig. 8.1C.
Figuur 8.1. Typische gevallen van SLE fasediagrammen gezien in voedingssystemen: (A) eenvoudig eutectisch mengsel, (B) vorming van één vaste oplossing/legering, (C) vorming van meer vaste oplossingen/legeringen.
Het is al vele jaren bekend dat de meest voorkomende fasediagrammen van vetsystemen in drie categorieën kunnen worden verdeeld: het eerste vertoont een eenvoudig eutectisch punt, het tweede een vorming van een vaste oplossing, en het derde een vorming van een verbinding als gevolg van een peritectische reactie.
Het eerste soort fasediagram vertoont een eutectisch punt, Fig. 8.1A. In dit fasediagram neemt de smelttemperatuur van een oplosmiddel A af bij toevoeging van een oplosmiddel B, en de smelttemperatuur van een oplosmiddel B neemt af bij toevoeging van een oplosmiddel A. De interceptie van deze twee smelttemperatuurprofielen geeft een minimumwaarde die eutectisch punt wordt genoemd, waarbij het mengsel smelt bij één temperatuur en één samenstelling. Dit wordt normaliter waargenomen bij waterige mengsels van zouten die worden gebruikt bij de samenstelling van levensmiddelen, zoals water-NaCl-systemen , en ook bij waterige mengsels van suikers, zoals sucrose, glucose of fructose , of binaire mengsels van enkelvoudige verbindingen, zoals zuren met een kleine keten en alcoholen . Zij vertonen in dit geval twee heterogene gebieden, bestaande uit een zuivere vaste verbinding A gemengd met een mengbaar vloeibare fase, en een zuivere vaste verbinding B gemengd in de mengbaar vloeibare fase. De definitie van deze twee gebieden is zeer belangrijk voor het ontwerp van oplosbaarheids- of verdampingsprocessen, aangezien de fasediagrammen de verzadigingsgrenzen van de mengsels aangeven, wat een belangrijke eigenschap is bij de formulering van levensmiddelen.
Het is belangrijk te vermelden dat het eutectische punt een invariant punt is dat in een fasediagram wordt waargenomen als gevolg van het optreden van een eutectische reactie. De eutectische reactie is een omkeerbare reactie waarbij een vloeibare fase tijdens het afkoelen van het systeem overgaat in twee of meer vaste fasen. Deze reactie treedt op bij de eutectische temperatuur (Te) en bij een specifieke molfractie van de vloeibare en vaste fasen.
In feite is voedsel een complex systeem en soms kunnen de chemische interacties die in dit systeem tot stand komen, leiden tot het optreden van wat in de literatuur een vaste oplossing wordt genoemd. In principe lijken de twee kristalstructuren zoveel op elkaar dat de kristalstructuur niet varieert met veranderingen in samenstelling. Vaste oplossingen zijn analoog aan wat er gebeurt in sommige metaalmengsels, legeringen. Het betekent dat in dit geval de vaste fase is samengesteld uit een of meer nieuwe vaste kristallen, waarbij de vaste stoffen A en B zodanig zijn dat een verschillende kristalstructuur wordt gevormd. De vorming van een vaste oplossing wijzigt het gedrag van het smeltprofiel van de systemen, meer bepaald het begin van de smelttemperatuur. Bijvoorbeeld, als de vaste fase uit één legering bestaat, in het geval van een binair mengsel, is het gedrag van het fasediagram zoals weergegeven in fig. 8.1B. Indien echter meer dan één legering wordt gevormd, een legering rijk aan A en een andere legering rijk aan B, verschijnen meer homogene gebieden en kan het fasediagram worden weergegeven door fig. 8.1C. De lijn die de grenzen van de vaste fase en het heterogene vast-vloeibaar gebied begrenst, wordt dan soliduslijn genoemd. Dit is een veel voorkomend gedrag dat wordt waargenomen in mengsels van gelijksoortige organische verbindingen, zoals vetzuren, vetalcoholen, of TAGs, waarin de lengte van de moleculen gemakkelijk nieuwe moleculaire conformatie bevordert, wat leidt tot de vorming van verschillende kristalprofielen .
Het is ook bekend dat biomoleculen verschillende kristalstructuren kunnen vormen, afhankelijk van de concentratie en de temperatuur van het mengsel . Naast verschillende kristalstructuren is het gebruikelijk om in een vet systeem een nieuwe verbinding C te vinden die gevormd wordt door een peritectische reactie . We kunnen deze reactie vergelijken met een eenvoudige chemische reactie. In een chemische reactie reageert verbinding A met verbinding B, in een vaste stoichiometrie, om een nieuwe verbinding C te vormen. In de SLE studies staat het proces dat leidt tot de vorming van een nieuwe kristalstructuur bekend als peritectische reactie, en de gevormde nieuwe kristalstructuur wordt peritectische verbinding genoemd. In feite is de peritectische verbinding geen nieuwe verbinding, net als wat er in een echte chemische reactie gebeurt. Aangezien het een vaste fase verschijnsel is, is deze “nieuwe” verbinding de vertegenwoordiging van een nieuw kristalensemble dat een vaste samenstelling volgt en verdwijnt na de (peritectische) overgangstemperatuur. In feite wordt de peritectische reactie gedefinieerd als een isotherme reactie die optreedt tussen twee fasen, een vloeibare en een vaste fase, die tijdens het afkoelen van een binair systeem één “nieuwe” vaste fase vormen. Het peritectisch punt wordt geïdentificeerd door de peritectische samenstelling (xP) en temperatuur (TP) .
Het verschijnen van deze nieuwe structuur verandert het smelttemperatuurgedrag van het systeem en, dientengevolge, de vorm van het fasediagram. Twee soorten profielen komen voornamelijk voor in algemene systemen, waarbij het eerste het meest wordt waargenomen in de voedingsmiddelen systemen die tot nu toe zijn geëvalueerd (Fig. 8.2). Het eerste profiel, fig. 8.2A, vertegenwoordigt een situatie waarin de peritectische verbinding onder een bepaalde temperatuur (peritectische overgangslijn) verschijnt, waarbij nieuwe gebieden in het fasediagram ontstaan, d.w.z. peritectische verbinding + vloeistof, peritectische verbinding + vaste stof A, en peritectische verbinding + vaste stof B. Dit wordt ook wel incongruent smeltgedrag genoemd, en het is waargenomen in het geval van sommige systemen die vetzuren en vetalcoholen bevatten, volgens de literatuur . Indien een nieuwe verbinding in het systeem wordt gevormd, ontstaat een tweede gedrag, ook wel congruent smeltgedrag genoemd, zoals aangegeven in fig. 8.2B. In dit geval ontstaan er twee eenvoudige eutectische profielen, en de smelttemperatuur en samenstelling van de peritectische verbinding, die in dit geval in feite een nieuwe verbinding is, wordt bepaald in het maximumpunt van het profiel. In organische voedingsmiddelen komt dit minder vaak voor; het kan echter bijvoorbeeld voorkomen bij mengsels van zouten of mengsels van zouten met water (waardoor hydraten ontstaan), zoals natriumchloriden, nitraten, citraten of sulfaten, die als levensmiddelenadditieven worden gebruikt, of ook bij mengsels van vetzuren en vetalcoholen.
Figuur 8.2. SLE fasediagrammen met peritectische overgangen: (A) incongruent smeltgedrag en (B) congruent smeltgedrag.
De in Fig. 8.1 en 8.2 weergegeven fasediagrammen staan bekend als de meest voorkomende fasediagrammen van vette systemen. De laatste jaren zijn vele vetmengsels bestudeerd, en zijn enkele onvermoede eigenschappen van dergelijke systemen aan het licht gekomen. Het meest verrassend is het optreden van metatectische reactie, waargenomen in fasediagrammen, gevormd door sommige binaire mengsels van vetzuren en vetalcoholen.
De metatectische reactie wordt gedefinieerd als een isotherme omkeerbare reactie van een vast mengsel, dat tijdens het afkoelen van een systeem wordt omgezet in een andere vaste fase plus een vloeibare fase. Met andere woorden, de metatectische reactie bestaat uit een monster dat smelt tijdens een afkoelingsstap, of een monster dat kristalliseert tijdens een verwarmingsstap. Tijdens de verwarmingsstap, in een smal bereik van temperatuur, worden de vloeistof en de vaste stof, die door peritectische reactie werden gegenereerd, geherkristalliseerd in een nieuwe vaste fase, en juist met de verhoging van temperatuur, begon een nieuw smeltproces en de nieuwe gevormde vaste fase begint te smelten.
Fig. 8.3 toont enkele beelden die het voorkomen van de metatectische reactie bevestigen in een systeem gevormd door 1-hexadecanol (1)-1-dodecanol (2). In deze beelden is het vaste materiaal donkerder dan het vloeibare materiaal en geeft ons de indruk van ruwheid. Aan de hand van fig. 8.3 kan men de toename van de hoeveelheid vast materiaal waarnemen, zelfs met de temperatuurstijging. Bij zorgvuldige beschouwing van elk beeld, beginnend bij 300,45 K, worden weinig kristallen waargenomen. De verhoging van de temperatuur tot 301,05 K maakt het mogelijk de toename van de hoeveelheid kristallen in het beeld waar te nemen als gevolg van de intensivering van het ruwheidsaspect. Zelfs met de verhoging van de temperatuur tot 301,65 K, nam de hoeveelheid vast materiaal zodanig toe dat bijna alle beelden een ruwheidskenmerk vertonen dat in beeld blijft tot 304,15 K, zij het minder, wat wijst op het begin van het smeltproces opnieuw.
Figuur 8.3. Optische microscopiebeelden van het systeem 1-hexadecanol (1)-1-dodecanol (2) met x2=0,7.
De metatectische reactie in binaire mengsels van vetsystemen werd voor het eerst gepresenteerd in 2009 . Zij onthult de complexiteit van voedingssystemen, die het resultaat is van complexe moleculaire interacties. Bovendien kan, door het optreden van de metatectische reactie naast eutectische en peritectische reacties en ook de vorming van vaste oplossingen, worden bevestigd dat de fasendiagrammen van binaire vetverbindingen veel complexer zijn dan gedacht. Fig. 8.4 toont de fasediagrammen van het caprinezuur (1)-myristinezuur (2) systeem. Dit fasediagram heeft 15 evenwichtsdomeinen:
Figuur 8.4. Fasendiagram van het systeem caprinezuur (1)-myristinezuur (2): smelttemperatuur (■), peritectische temperatuur (●), eutectische temperatuur (▲), metatectische temperatuur (×), overgangstemperaturen in de vaste fase (+, ○, ⊲); overgangstemperatuur in de vaste fase van het zuivere bestanddeel (△), experimenteel bepaalde fasegrenzen (-); experimenteel niet bepaalde fasegrenzen (—).
Gedrukt met toestemming van .
–
Vijf vaste monofasische domeinen die CM, CC, ChM, ChC, en Ci zijn. CM en CC zijn vaste oplossingen rijk aan myristinezuur (M) en caprinezuur (C), respectievelijk. ChM en ChC zijn vaste fasen die ontstaan door metatectische reacties, en Ci is een vaste fase die de verbinding bevat die ontstaat door peritectische reactie;
–
Vier vast-vaste domeinen die CM+Ci, CM+ChM, Ci+CC, en CC+ChC heten;
–
Vijf vast-vloeibare domeinen die CM+l, ChM+l, Ci+l, CC+l, en ChC+l heten buiten het vloeistofgebied boven de liquiduslijn die wordt weergegeven door l.
De stippellijnen in Fig. 8.4 geven grensgebieden aan die niet experimenteel geïdentificeerd zijn, maar die wel moeten bestaan omdat het systeem moet gehoorzamen aan de fasenregel van Gibbs. Merk op dat er nauwe gebieden van SLE zijn die de scheiding van caprinezuur van myristinezuur door kristallisatieproces nauwelijks mogelijk maken. Bovendien toont Fig. 8.5 beelden die zijn verkregen voor enkele specifieke samenstellingen van het systeem bij omgevingstemperatuur, ongeveer 298 K. Het is interessant op te merken dat elke monofasische vaste stof regio of vaste stof-vaste stof regio een ander beeld vertoont, wat erop wijst dat de kristalstructuur die in elke regio wordt gevormd verschillend is.
Figuur 8.5. Optische microscopiebeelden van het systeem caprinezuur (1)-myristinezuur (2), verkregen bij 298 K, ongeveer.
Gedrukt met toestemming van .
Vetzuuralcoholmengsels hebben ook een vast-vloeibaar complex gedrag vertoond. In het algemeen kunnen drie verschillende fasediagrammen worden gevonden: eenvoudig eutectisch systeem, zoals die in Fig. 8.1A , peritectisch + metatectisch systeem, vergelijkbaar met dat waargenomen in Fig. 8.4 , en vaste oplossing vorming, zoals die gevonden in Fig. 8.1B . Zelfs voor de eutectische systemen, kan vast oplossingsgedrag ook worden gevonden voor sommige systemen, waardoor de kristallisatie een moeilijk te volgen weg is wanneer het doel is om vetalcoholen te zuiveren.
Fase diagrammen van binaire mengsels gevormd door TAGs zijn intensief bestudeerd. Toch bestaat er geen consensus over het gedrag van deze mengsels, omdat voor de indeling van de fasediagrammen een enorme hoeveelheid TAGs in aanmerking moet worden genomen. In het algemeen kunnen drie typen fasediagrammen voorkomen voor TAG-mengsels: fasediagrammen met vaste oplossingsvorming, fig. 8.1B en C, fasediagrammen met eutectisch punt, zoals in fig. 8.1A, en zelden, fasediagrammen met peritectisch punt, zoals in fig. 8.2. Vaste oplossingen ontstaan gewoonlijk wanneer de twee componenten zeer vergelijkbare smeltpunten, molecuulvolumes en polymorfen hebben; een voorbeeld hiervan zijn de binaire systemen gevormd door de vetzuren 1-palmitoyl-3-stearoyl-2-oleoylglycerol (POS) en 1,3-distearoyl-2-oleoylglycerol (SOS). Eutectische fasediagrammen worden normaliter gevonden voor binaire systemen waarbij de twee componenten verschillen in moleculair volume, vorm of polymorf maar toch vergelijkbare smeltpunten hebben. Dit is het geval bij meestal binaire mengsels van TAG’s . Fasendiagrammen met peritectische punten komen af en toe voor bij verzadigde/onverzadigde TAG-systemen zoals het 1,3-dipalmitoyl-2-oleoylglycerol (POP) – 1-palmitoyl-2,3-dioleoylglycerol (POO) systeem . Een compilatie van TAG binaire systemen die deze verschillende gedragingen vertonen is te vinden in het werk van Wesdorp et al.
Fasendiagrammen van binaire mengsels gevormd door TAGs, trioleïne, en trilaurine, plus vetzuren of vetalcoholen zijn gepubliceerd , en een samenvatting van de fasediagrammen is te zien in Fig. 8.6. Alle fasendiagrammen lijken van het eenvoudige eutectische type te zijn, waarbij de plaats van het eutectische punt afhangt van de tweede verbinding van het mengsel, de vetalcohol of het vetzuur. In fig. 8.6A ligt het eutectische punt ongeveer bij 40 mol% fractie trioleïne in een binair systeem gevormd door trioleïne (1)-1-decanol (2), ongeveer 85 mol% fractie trioleïne in een mengsel met 1-dodecanol, en dicht bij zuivere trioleïne in de mengsels met 1-tetradecanol , 1-hexadecanol, en 1-octadecanol . Een soortgelijk gedrag wordt waargenomen in binaire mengsels gevormd door trioleïne met vetzuren, zoals weergegeven in fig. 8.6B. In dit geval wordt het eutectische punt waargenomen bij ongeveer 70 mol% trioleïne in een binair systeem gevormd door trioleïne (1)-caprinezuur (2), ongeveer bij 90 mol% trioleïne in een mengsel met laurinezuur en dicht bij zuiver trioleïne in mengsels met myristinezuur . Fig. 8.6C en D toont dezelfde eerder beschreven tendens voor de systemen gevormd door trilaurine plus vetalcoholen respectievelijk vetzuren. Deze verschuiving van het eutectische punt in de richting van de zuivere alcohol- of zuurverbinding naarmate de koolstofketen toeneemt, geeft aan dat de plaats van het eutectische punt gerelateerd is aan de grootte van de koolstofketen van het vetzuur of de alcohol, en onafhankelijk is van de TAG die in het mengsel aanwezig is. Een soortgelijke vergelijking kan worden gemaakt voor de smelttemperatuur van zuiver vetzuur of zuivere alcohol, aangezien de toename van de koolstofketen leidt tot een toename van de smelttemperatuur van verzadigde verbindingen.
Figuur 8.6. Liquiduslijnen van (A) trioleïne (1)-verzadigde vetalcoholen (2), (B) trioleïne (1)-verzadigde vetzuren (2), (C) trilaurine (1)-verzadigde vetalcoholen (2), (D) trilaurine (1)-verzadigde vetzuren (2).
Experimentele gegevens uit .
Met betrekking tot de eutectische samenstelling van de reeks gegevens gevormd door trilaurine en trioleïne, is het van belang op te merken dat, hoewel het gedrag dat in de systemen met trilaurine wordt waargenomen zeer vergelijkbaar is met dat in de systemen met trioleïne, de profielen van de eutectische samenstelling niet hetzelfde zijn. In het geval van trilaurine wordt het eutectische punt zelfs geverifieerd voor mengsels met 1-octadecanol of stearinezuur, terwijl in de trioleïne-gegevensreeks het eutectische punt niet wordt waargenomen in binaire mengsels waarin de tweede verbinding meer dan 14 koolstofatomen in de koolstofketen heeft. Met andere woorden, niet alleen de grootte van het molecuul interfereert met de locatie van het eutectische punt, maar ook de vorm, die de interactie tussen beide moleculen gemakkelijker lijkt te leiden.
De vorming van een vaste oplossing tussen mengselverbindingen kan bijvoorbeeld worden geverifieerd met een Tammann-diagram en met optische beelden. In een Tammann-diagram wordt de eutectische of peritectische reactie-enthalpie uitgezet tegen de mengselsamenstelling. Aan de hand van dit diagram kunnen de concentratiebereiken van de twee fasen die met eutectische of peritectische punten zijn verbonden, worden geïdentificeerd. Dit is mogelijk omdat, bij afwezigheid van de vorming van een vaste oplossing, de enthalpiewaarden van dergelijke reacties aan de uitersten van het fasediagram naar een enthalpiewaarde van nul zouden moeten neigen. Bovendien wordt de hogere enthalpiewaarde precies bereikt bij de samenstelling van het eutectische of peritectische punt. Fig. 8.7 toont de Tammann-plots voor binaire mengsels van trilaurine (1)-oplosmiddel (2), voor verschillende oplosmiddelen (1-tetradecanol, 1-hexadecanol, en 1-octadecanol) . Deze Tammann-plots tonen de vorming van een vaste oplossing in een gebied dat rijk is aan trilaurine in mengsels met 1-tetradecanol en 1-hexadecanol, Fig. 8.7A en B, respectievelijk. Men kan waarnemen dat de eutectische enthalpiewaarde tot nul daalt in mengsels bij 0,65 en 0,95 mol fractie trilaurine voor de laatste twee systemen, respectievelijk. Hieruit kan worden geconcludeerd dat het gebied van de vaste oplossing die wordt gevormd in binaire mengsels van trilaurine met vetalcoholen afneemt met de toename van de alcoholketen. Ook hier lijkt de grootte van de moleculen van invloed te zijn op de interactie tussen de moleculen, waardoor het gebied waar de vaste oplossing wordt gevormd, wordt vermeden.
Figuur 8.7. Tammann-plots van binaire mengsels gevormd door (A) trilaurine (1)-1-tetradecanol (2), (B) trilaurine (1)-1-hexadecanol (2), en (C) trilaurine (1)-1-octadecanol (1). Smelteutectische enthalpie (■), lineaire regressie voor de gegevens (─), en hypothetische plot met een eutectisch punt (- -).
Gedrukt met toestemming van .
Fasediagrammen van sommige zuivere 1,3-diacylglycerolen (1,3-DAG’s) hebben twee verschillende gedragingen vertoond: eutectische en monotectische fasesystemen . Zoals eerder gedefinieerd en aangegeven (Fig. 8.1 en 8.2), wordt het eutectische gedrag gekarakteriseerd wanneer een vloeibare fase twee vaste fasen genereert tijdens de afkoeling van het systeem . In feite is een monotectisch fasediagram een variant van het in fig. 8.1A beschreven eutectische fasediagram, waarin het eutectische punt zeer dicht bij de zuivere verbinding ligt. Men kan dus slechts drie gebieden waarnemen: een vloeibare fase, een vaste fase, en een bifasisch gebied. In het geval van 1,3-DAG’s varieerden de fasediagrammen als functie van het verschil tussen de smeltpunten van de twee verbindingen in de binaire mengsels, en alle binaire systemen vertoonden regio’s van vaste oplossing in ten minste één van de uitersten van de fasediagrammen. Bovendien zijn voor 1,3-DAG’s de monotectische systemen die waarbij het verschil in smeltpunt tussen de mengselverbindingen hoger is dan 30 K en de eutectische systemen die met een verschil in smeltpunt lager dan 30 K, zoals weergegeven in fig. 8.8.
Figuur 8.8. Eutectisch of monotectisch gedrag waargenomen in binaire mengsels van 1,3-DAG’s volgens het smelttemperatuurverschil tussen de zuivere verbindingen.
Experimentele gegevens van .
Fase diagrammen van ternaire of multicomponente mengsels van voedingsmiddelen zijn niet zo gebruikelijk als voor binaire mengsels, hoewel een reeks ternaire en pseudoternaire gegevens kan worden gevonden voor vetzuren , ethylesters van vetzuren , TAG’s , alsmede voor natuurlijke vetten en oliën .
In het geval van vetzuurverbindingen, wordt een interessant voorbeeld van een ternair fasediagram gevormd door het mengsel van linolzuur (1)-myristinezuur (2)-stearinezuur (3) . Hoewel de binaire diagrammen van myristinezuur en stearinezuur zeer complex zijn en eutectische, peritectische en metatectische reacties vertonen (vergelijkbaar met die in fig. 8.4), is het ternaire fasediagram vriendelijker dan verwacht en vertoont het niet veel vast-vaste overgangen, zoals kan worden waargenomen in fig. 8.9.
Figuur 8.9. Experimentele liquidusoppervlakken en vast-vaste-overgangsoppervlakken in het bifasische gebied (tussen liquidus- en soliduslijn) van het systeem linoleenzuur (1)-myristinezuur (2)-stearinezuur (3). Punten en oppervlakken zijn voor het liquidusoppervlak (smeltovergang), peritectische overgang (onder smelttemperatuur), en eutectische overgang (onder peritectische overgang) van het mengsel van myristinezuur en stearinezuur, vast/vaste-overgangen van het ternaire mengsel (overgangen bij lagere temperatuur).
Gedrukt met toestemming van .
Ternaire fasediagrammen samengesteld uit de drie meest voorkomende TAGs gevonden in cacaoboter, POP, 1,3-distearoyl-2-oleoylglycerol (SOS), en 1-palmitoyl-2-oleoyl-3-stearoylglycerol (POS), zijn ook bepaald . Cacaoboter is, zoals reeds gezegd, een zeer rijke vaste fase in termen van polymorfe structuur, wat een complex smeltprofiel oplevert dat aan de eindproducten zowel gewenste als ongewenste eigenschappen, zoals vetbloem, verleent. Aangezien de meeste literatuurgegevens fasediagrammen laten zien die zijn geconstrueerd met behulp van het mengen van natuurlijke vetten, of vetfracties, is het in deze studie mogelijk om het smeltprofiel te observeren dat wordt gepresenteerd voor de drie meest voorkomende TAG’s die in de meest stabiele vorm zijn gekristalliseerd. Het resultaat van dit werk helpt bij het zoeken naar een mogelijke combinatie van TAGs om cacaoboterequivalent (CBE), verzachters en verbeteraars te formuleren, zodra de ternaire mengsels gebieden vergelijkbaar met het smeltprofiel van cacaoboter, ook bekend als vast vetgehalte (SFC) werden geaccentueerd, wat in de casestudy zal worden besproken.
Een ander belangrijk systeem in levensmiddelen is melk. Ternaire fasediagrammen zijn gebruikt om de complexe interacties te begrijpen tussen de drie belangrijkste vetfracties die in melk worden aangetroffen: de hoogsmeltende fractie (HMF), de middensmeltende fractie (MMF) en de laagsmeltende fractie (LMF). Het fasendiagram van dit systeem vertoont sterke interacties tussen LMF en MMF en complexe interacties van de drie melkvetfracties tegelijk, wat een probleem zou zijn bij de scheiding van deze fracties door kristallisatie of filtratie. De sterke interacties tussen de fracties leiden tot de vorming van een gedeeltelijke vaste oplossing, en dus is de kennis van het fasediagram van essentieel belang bij de verwerking van gecorreleerde produkten om een dergelijke ongewenste oplossing te helpen vermijden.
Een ander interessant gebied in verband met de voedingsindustrie dat de aandacht heeft getrokken, betreft de minder belangrijke bestanddelen van voedingssystemen, zoals tocoferolen, squaleen, fenolische verbindingen en fytosterolen bijvoorbeeld. De belangstelling voor deze verbindingen is te danken aan hun gunstige effecten op de menselijke gezondheid, die in het algemeen verband houden met hun antioxiderende werking. Bovendien kunnen sommige fytosterolen worden gebruikt als structurerend element of als geleermiddel van de oliefase, waardoor ze stevigheid krijgen, en ook hier is het fasediagram een noodzakelijk instrument om het fasegedrag van dergelijke mengsels te begrijpen. Studies van de binaire en ternaire diagrammen van zonnebloemolie, γ-oryzanol, β-sitosterol tonen aan dat binaire mengsels van γ-oryzanol (1)-β-sitosterol (2) vaste oplossingen kunnen vormen, zoals te zien is in fig. 8.1C, en peritectische verbindingen, met een gedrag dat dicht ligt bij dat van fig. 8.2B . Daarom worden deze verschijnselen ook waargenomen in het ternaire diagram dat is samengesteld uit dit binaire mengsel en spijsolie.
Dus, zoals waargenomen, zijn fasediagrammen een uiterst nuttig en noodzakelijk hulpmiddel om het evenwichtsgedrag van verschillende verbindingen te begrijpen. Aan de hand van deze diagrammen kunnen scheidingsprocessen worden ontwikkeld en verbeterd, en aan de hand van de informatie in deze diagrammen kunnen produkten worden ontworpen. Zo lijkt het binaire fasediagram van TAG’s eenvoudiger dan de binaire diagrammen van vetalcoholen en -zuren, maar toch kunnen deze verbindingen in de vaste fase een aantal polymorfe overgangen vertonen. In ternaire fasediagrammen daarentegen weerspiegelen de complexe interacties tussen de moleculen van de verbindingen in de vaste fase, evenals hun polymorfisme, het bestaan van een zeer ingewikkeld gedrag dat een uitdaging vormt om te demystificeren en te reproduceren, zoals het geval is voor substituten voor cacaoboter en organogelatorsystemen.